JP2007532456A - Silica-based sols and their production and use - Google Patents
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- D—TEXTILES; PAPER
- D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
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- D21H21/06—Paper forming aids
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Abstract
本発明は(a)水素形態のイオン交換能の少なくとも一部を有する陽イオン交換樹脂を用意し、(b)前記イオン交換樹脂をアルカリ金属ケイ酸塩水溶液と接触させて水性スラリーを生成し、(c)水相のpHが5.0から11.5までの範囲になるまで前記水性スラリーを撹拌し、かつ/又は前記水性スラリーを撹拌して45%までのS値に相当する粒子凝集もしくはミクロゲル生成を可能にし、少なくとも5.0の水相のpHを得、(d)少なくとも一種のアルミニウム化合物を含む一種以上の材料を使用して前記水相のpHを9.0以上に調節し、そして(e)前記イオン交換樹脂を工程(c)後又は工程(d)後に前記水相から分離することを特徴とする水性のシリカをベースとするゾルの製造方法に関する。また、本発明は15〜25%の範囲内のS値、20:1から50:1までの範囲のモル比Si:Al、5:1から17:1までの範囲のモル比Si:X(Xはアルカリ金属である)、少なくとも5重量%のSiO2含量を有し、かつ少なくとも300m2/gの比表面積を有するシリカをベースとする粒子を含むシリカをベースとするゾルに関する。更に、本発明は(i)セルロース繊維を含む水性懸濁液を用意し、(j)その懸濁液に本発明のシリカをベースとするゾルを含む一種以上の脱水兼歩留り助剤を添加し、そして(k)得られた懸濁液を脱水して紙のシート又はウェブを得ることを特徴とする紙の製造方法に関する。The present invention provides (a) a cation exchange resin having at least part of the ion exchange capacity in the form of hydrogen, and (b) contacting the ion exchange resin with an aqueous alkali metal silicate solution to produce an aqueous slurry. (c) Stir the aqueous slurry until the pH of the aqueous phase is in the range of 5.0 to 11.5 and / or stir the aqueous slurry to enable particle aggregation or microgel formation corresponding to S values up to 45% Obtaining a pH of the aqueous phase of at least 5.0, (d) adjusting the pH of the aqueous phase to 9.0 or more using one or more materials comprising at least one aluminum compound, and (e) the ion exchange resin. It is related with the manufacturing method of the sol based on the aqueous | water-based silica characterized by isolate | separating from said aqueous phase after a process (c) or a process (d). The present invention also provides S values in the range of 15-25%, molar ratios Si: Al in the range of 20: 1 to 50: 1, molar ratios Si: X in the range of 5: 1 to 17: 1 ( X is an alkali metal), and relates to a silica-based sol comprising silica-based particles having a SiO 2 content of at least 5% by weight and a specific surface area of at least 300 m 2 / g. Furthermore, the present invention provides (i) an aqueous suspension containing cellulose fibers, and (j) one or more dehydration and retention aids containing the silica-based sol of the present invention is added to the suspension. And (k) a paper manufacturing method, characterized in that the resulting suspension is dewatered to obtain a paper sheet or web.
Description
本発明は一般に抄紙における使用に適した水性のシリカをベースとするゾルに関する。更に特別には、本発明はシリカをベースとするゾル、それらの製造及び抄紙における使用に関する。本発明は高い安定性及びSiO2含量だけでなく、改良された脱水性能を有するシリカをベースとするゾルの改良された製造方法を提供する。 The present invention relates generally to aqueous silica-based sols suitable for use in papermaking. More particularly, the invention relates to silica-based sols, their production and use in papermaking. The present invention provides an improved process for the production of silica-based sols with improved stability and SiO 2 content as well as improved dewatering performance.
製紙技術分野では、セルロース繊維並びに任意のてん料及び添加剤を含む水性懸濁液(紙料と称される)がヘッドボックス(これは紙料をフォーミングワイヤに排出する)に供給される。水が紙料から排出され、その結果、紙の湿潤ウェブが前記ワイヤ上に形成され、前記ウェブが抄紙機の乾燥部分中で更に脱水され、乾燥される。脱水兼歩留り助剤が脱水を促進し、かつセルロース繊維への微細な粒子の吸着を増大するために紙料に通常導入され、その結果、それらがワイヤ上の繊維で保持される。 In the papermaking arts, an aqueous suspension (referred to as a stock) containing cellulosic fibers and optional fillers and additives is fed to a headbox (which discharges the stock to the forming wire). Water is drained from the stock, so that a wet web of paper is formed on the wire and the web is further dewatered and dried in the drying section of the paper machine. Dehydration and retention aids are usually introduced into the stock to promote dehydration and increase the adsorption of fine particles to cellulose fibers so that they are retained by the fibers on the wire.
シリカをベースとする粒子のゾルが荷電された有機ポリマーと組み合わせて脱水兼歩留り助剤として広く使用される。このような添加剤系は製紙工業で現在使用中の最も有効なものの中にある。シリカをベースとするゾルの性質及び性能に影響するパラメーターの一つは比表面積である。安定な、高性能のシリカをベースとするゾルは通常少なくとも300m2/gの比表面積を有する粒子を含む。別のパラメーターはS値であり、これは凝集物又はミクロゲル形成の程度を示す。低いS値は高度の凝集を示す。高表面積及び或る程度の凝集物又はミクロゲル形成が性能の観点から有利であるかもしれないが、非常に高い表面積及び広範な粒子凝集又はミクロゲル形成がシリカをベースとするゾルのかなり低下された安定性をもたらし、それによりゲル形成を避けるようにゾルの極限の希釈を必要にする。 Silica-based particle sols are widely used as dehydration and retention aids in combination with charged organic polymers. Such additive systems are among the most effective ones currently in use in the paper industry. One parameter that affects the properties and performance of silica-based sols is specific surface area. Stable, high performance silica-based sols usually contain particles having a specific surface area of at least 300 m 2 / g. Another parameter is the S value, which indicates the degree of aggregate or microgel formation. A low S value indicates a high degree of aggregation. High surface area and some degree of agglomeration or microgel formation may be advantageous from a performance point of view, but very high surface area and extensive particle aggregation or microgel formation significantly reduce stability of silica-based sols It requires extreme dilution of the sol to provide sexuality and thereby avoid gel formation.
米国特許第5,368,833号はケイ素原子の2〜25%の置換の程度までアルミニウムで表面変性される750〜1,000m2/gの範囲内の比表面積を有するシリカ粒子を含むシリカゾルを開示しており、そのゾルは8〜45%の範囲内のS値を有する。前記特許はまた水ガラス溶液を1〜4の範囲内のpHに酸性にする工程、この酸ゾルを7〜4.5重量%の範囲内のSiO2含量でアルカリ化する工程、このゾルの粒子成長を750〜1,000m2/gの範囲内の比表面積まで可能にする工程、及びこのゾルをアルミニウム変性にかける工程を含むシリカゾルの製造方法を開示している。 US Pat. No. 5,368,833 discloses a silica sol containing silica particles having a specific surface area in the range of 750 to 1,000 m 2 / g that is surface modified with aluminum to a degree of substitution of 2 to 25% of silicon atoms, The sol has an S value in the range of 8-45%. The patent also includes the steps of acidifying the water glass solution to a pH in the range of 1-4, alkalizing the acid sol with a SiO 2 content in the range of 7-4.5% by weight, and particle growth of the sol. Disclosed is a method for producing a silica sol comprising the steps of enabling a specific surface area in the range of 750 to 1,000 m 2 / g and subjecting the sol to aluminum modification.
米国特許第5,603,805号はアニオンシリカ粒子を含む15〜40%の範囲内のS値を有するシリカゾルを開示しており、前記シリカ粒子は必要によりアルミニウム変性されてもよく、300〜700m2/gの範囲内の比表面積を有する。前記特許はまた水ガラス溶液を1〜4の範囲内のpHに酸性にする工程、この酸ゾルを7〜5重量%の範囲内のSiO2含量でアルカリ化する工程、又7〜9のpH値へのこの酸ゾルのアルカリ化、及び300〜700m2/gの範囲内の比表面積までのこのゾルの粒子成長、続いて必要によりアルミニウム変性を含むシリカゾルの製造方法を開示している。 U.S. Pat. No. 5,603,805 discloses a silica sol having an S value in the range of 15-40% comprising anionic silica particles, said silica particles may optionally be aluminum modified and have a 300-700 m < 2 > / g. Has a specific surface area within the range. Step said patent also to acidic pH in the range of 1 to 4 water glass solution, the step of alkalized with SiO 2 content within the range of this acid sol 7-5 wt%, and pH of 7-9 Disclosed is a method for producing a silica sol comprising alkalinization of the acid sol to a value and particle growth of the sol to a specific surface area in the range of 300-700 m 2 / g, followed by optionally aluminum modification.
国際特許出願公開WO 98/56715はアルカリ金属ケイ酸塩の水溶液を11以下のpHを有するシリカをベースとする材料の水相と混合することを含む水性ポリシリケートミクロゲルの調製方法を開示している。このポリシリケートミクロゲルはパルプ及び紙の製造において、また水精製のために少なくとも一種のカチオン又は両性ポリマーと組み合わせて凝集剤として使用される。 International patent application WO 98/56715 discloses a method for preparing an aqueous polysilicate microgel comprising mixing an aqueous solution of an alkali metal silicate with an aqueous phase of a silica-based material having a pH of 11 or less. . This polysilicate microgel is used as a flocculant in pulp and paper production and in combination with at least one cationic or amphoteric polymer for water purification.
国際特許出願公開WO 00/66492はケイ酸塩水溶液を1〜4のpHまで酸性にして酸ゾルを生成し、この酸ゾルを第一アルカリ化工程でアルカリ化し、少なくとも10分間にわたってアルカリ化ゾルの粒子成長を可能にし、かつ/又はこのアルカリ化ゾルを少なくとも30℃の温度で熱処理し、得られたゾルを第二アルカリ化工程でアルカリ化し、必要によりシリカをベースとするゾルを、例えば、アルミニウムで変性することを含むシリカをベースとする粒子を含む水性ゾルの製造方法を開示している。 International Patent Application Publication No. WO 00/66492 generates an acid sol by acidifying an aqueous silicate solution to a pH of 1 to 4 and alkalizing the acid sol in a first alkalinization step. Enabling particle growth and / or heat-treating this alkalized sol at a temperature of at least 30 ° C., alkalinizing the resulting sol in a second alkalizing step, and optionally silica-based sol, eg aluminum A process for the production of an aqueous sol comprising silica-based particles comprising modification with
米国特許第6,372,806号は(a)反応容器に水素形態のイオン交換能の少なくとも40%を有する陽イオン交換樹脂を仕込み(前記反応容器はコロイドシリカを前記イオン交換樹脂から分離するための手段を有する)、(b)前記反応容器に15:1から1:1までの範囲のSiO2対アルカリ金属酸化物のモル比及び少なくとも10.0のpHを有するアルカリ金属ケイ酸塩水溶液を仕込み、(c)この内容物のpHが8.5から11.0までの範囲内になるまで前記反応容器の前記内容物を撹拌し、(d)追加量の前記アルカリ金属ケイ酸塩を使用して前記反応容器の内容物のpHを10.0以上に調節し、そして(e)得られるコロイドシリカを前記イオン交換樹脂から分離するとともに前記コロイドシリカを前記反応容器から除去することを含む20-50のS値を有する安定なコロイドシリカ(前記シリカは700m2/gより大きい表面積を有する)の調製方法を開示している。 US Pat. No. 6,372,806 (a) charges a reaction vessel with a cation exchange resin having at least 40% of the ion exchange capacity in hydrogen form (the reaction vessel has means for separating colloidal silica from the ion exchange resin) ), (B) charging the reaction vessel with an aqueous alkali metal silicate solution having a molar ratio of SiO 2 to alkali metal oxide ranging from 15: 1 to 1: 1 and a pH of at least 10.0; Stirring the contents of the reaction vessel until the pH of the contents is in the range of 8.5 to 11.0, (d) using an additional amount of the alkali metal silicate to pH the contents of the reaction vessel And (e) a stable colloidal silica having an S-value of 20-50 comprising separating the resulting colloidal silica from the ion exchange resin and removing the colloidal silica from the reaction vessel ( The silica is 700m 2 / g (Having a larger surface area).
米国特許第5,176,891号は(a)約0.1〜6重量%のSiO2を含むアルカリ金属ケイ酸塩の希薄な溶液を2〜10.5のpHに酸性にしてポリケイ酸を生成する工程、続いて(b)水溶性アルミン酸塩を前記ポリケイ酸と反応させる工程(その後にポリケイ酸がゲル化し、その結果、約1/100より大きいアルミナ/シリカモル比を有する生成物が得られる)、次いで(c)その反応混合物を希釈する工程(その後にゲル化が約2.0重量%以下のSiO2の当量まで起こってミクロゲルを安定化する)を含む、少なくとも約1,000m2/gの表面積を有する水溶性ポリアルミノシリケートミクロゲルの製造方法を開示している。 U.S. Pat. No. 5,176,891 (a) acidifying a dilute solution of alkali metal silicate containing about 0.1 to 6 wt% SiO2 to a pH of 2 to 10.5 to produce polysilicic acid, followed by (b ) Reacting a water-soluble aluminate with the polysilicic acid (then the polysilicic acid gels, resulting in a product having an alumina / silica molar ratio greater than about 1/100), then (c) the A water-soluble polyaluminosilicate having a surface area of at least about 1,000 m 2 / g, including the step of diluting the reaction mixture (after which gelation occurs to an equivalent of SiO 2 of about 2.0 wt% or less to stabilize the microgel) A method for producing a microgel is disclosed.
高い安定性及びSiO2含量だけでなく、改良された脱水性能を有するシリカをベースとするゾルを提供することができることが有利であろう。また、安定性及びSiO2含量だけでなく、改良された脱水性能を有するシリカをベースとするゾルの改良された調製方法を提供することができることが有利であろう。また、改良された脱水を有する抄紙方法を提供することができることが有利であろう。 It would be advantageous to be able to provide a silica-based sol with improved stability and SiO 2 content as well as improved dewatering performance. It would also be advantageous to be able to provide an improved process for preparing silica-based sols with improved dewatering performance as well as stability and SiO 2 content. It would also be advantageous to be able to provide a papermaking process with improved dewatering.
本発明は一般に
(a)水素形態のイオン交換能の少なくとも一部を有する陽イオン交換樹脂を用意し、
(b)前記イオン交換樹脂をアルカリ金属ケイ酸塩水溶液と接触させて水性スラリーを生成し、
(c)水相のpHが5.0から11.5までの範囲になるまで前記水性スラリーを撹拌し、かつ/又は前記水性スラリーを撹拌して45%までのS値に相当する粒子凝集もしくはミクロゲル生成を可能にし、少なくとも5.0の水相のpHを得、
(d)少なくとも一種のアルミニウム化合物を含む一種以上の材料を使用して前記水相のpHを9.0以上に調節し、そして
(e)前記イオン交換樹脂を工程(c)後又は工程(d)後に前記水相から分離することを特徴とする水性のシリカをベースとするゾルの製造方法に関する。
The present invention generally
(a) preparing a cation exchange resin having at least part of the ion exchange capacity of the hydrogen form,
(b) contacting the ion exchange resin with an aqueous alkali metal silicate solution to produce an aqueous slurry;
(c) Stir the aqueous slurry until the pH of the aqueous phase is in the range of 5.0 to 11.5 and / or stir the aqueous slurry to enable particle aggregation or microgel formation corresponding to S values up to 45% And obtain an aqueous phase pH of at least 5.0,
(d) adjusting the pH of the aqueous phase to 9.0 or more using one or more materials comprising at least one aluminum compound; and
(e) The present invention relates to a method for producing an aqueous silica-based sol, wherein the ion exchange resin is separated from the aqueous phase after step (c) or after step (d).
更に、本発明は一般に
(a)反応容器を用意し、
(b)前記反応容器中で
(i)水素形態のイオン交換能の少なくとも一部を有する陽イオン交換樹脂、及び
(ii)アルカリ金属ケイ酸塩水溶液
を用意して水性スラリーを生成し、
(c)水相のpHが5.0から11.5までの範囲になるまで前記水性スラリーを撹拌し、かつ/又は前記スラリーを撹拌して45%までのS値に相当する粒子凝集又はミクロゲル生成を可能にし、少なくとも5.0の水相のpHを得、
(d)少なくとも一種のアルミニウム化合物を含む一種以上の材料を工程(c)後に得られた水相に添加して9.0以上のpHを有する水相を生成し、
(e)前記イオン交換樹脂を工程(c)後又は工程(d)後に前記水相から分離することを特徴とする水性のシリカをベースとするゾルの製造方法に関する。
Furthermore, the present invention generally
(a) Prepare a reaction vessel,
(b) in the reaction vessel
(i) a cation exchange resin having at least part of the ion exchange capacity in the hydrogen form, and
(ii) preparing an aqueous slurry by preparing an aqueous alkali metal silicate solution;
(c) Stir the aqueous slurry until the pH of the aqueous phase is in the range of 5.0 to 11.5 and / or stir the slurry to enable particle aggregation or microgel formation corresponding to S values up to 45%. Obtaining an aqueous phase pH of at least 5.0,
(d) adding one or more materials containing at least one aluminum compound to the aqueous phase obtained after step (c) to produce an aqueous phase having a pH of 9.0 or higher;
(e) The present invention relates to a method for producing an aqueous silica-based sol, wherein the ion exchange resin is separated from the aqueous phase after step (c) or after step (d).
更に、本発明はこれらの方法により得られるシリカをベースとするゾルに関する。更に、本発明は一般にシリカをベースとするゾルそして、特に、15〜25%の範囲内のS値、20:1から50:1までの範囲のモル比Si:Al、5:1から17:1までの範囲のモル比Si:X(Xはアルカリ金属である)、少なくとも5重量%のSiO2含量を有し、かつ少なくとも300m2/gの比表面積を有するシリカをベースとする粒子を含むシリカをベースとするゾルに関する。 Furthermore, the invention relates to a silica-based sol obtainable by these methods. Furthermore, the present invention generally relates to silica-based sols and, in particular, S values in the range of 15-25%, molar ratios Si: Al in the range 20: 1 to 50: 1, 5: 1 to 17: Including silica-based particles having a molar ratio Si: X in the range of up to 1 (where X is an alkali metal), a SiO 2 content of at least 5% by weight and a specific surface area of at least 300 m 2 / g It relates to a sol based on silica.
更に、本発明は、特に抄紙における脱水兼歩留り助剤としての、また水精製のための、本発明のシリカをベースとするゾルの使用に関する。 Furthermore, the invention relates to the use of the silica-based sols according to the invention, in particular as dehydration and retention aids in papermaking and for water purification.
更に、本発明は一般に
(a)セルロース繊維を含む水性懸濁液を用意し、
(b)その懸濁液に本明細書に特定された発明のシリカをベースとするゾルを含む一種以上の脱水兼歩留り助剤を添加し、そして
(c)得られた懸濁液を脱水して紙のシート又はウェブを得ることを含む紙の製造方法に関する。
Furthermore, the present invention generally
(a) preparing an aqueous suspension containing cellulose fibers;
(b) adding to the suspension one or more dehydration and retention aids comprising a silica-based sol of the invention specified herein; and
(c) It relates to a method for producing paper, comprising dehydrating the resulting suspension to obtain a paper sheet or web.
本発明によれば、水精製における凝集剤として、また抄紙における脱水兼歩留り助剤としての使用に適しているシリカをベースとするゾルが提供される。本発明のシリカをベースとするゾルは長期間にわたって良好な安定性、注目すべきは高い表面積安定性及び完全なゲル形成を避けるための高い安定性を示す。このシリカをベースとするゾルは更に抄紙に使用される場合の非常に良好な脱水及び歩留り、特に改良された脱水をもたらす。これにより、本発明は抄紙機の速度を増大し、かつ相当する脱水効果を生じるのに低用量の添加剤を使用することを可能にし、それにより改良された製紙方法及び経済的な利益をもたらす。本発明のシリカをベースとするゾルは簡単で、迅速で、かつ制御し、調節するのに容易である方法により調製でき、その方法は簡単かつ安価な製造装置を利用することを可能にする。これにより、本発明のシリカゾルは簡素化され、改良され、かつ一層経済的である方法により製造し得る。 The present invention provides a silica-based sol suitable for use as a flocculant in water purification and as a dewatering and retention aid in papermaking. The silica-based sols of the present invention exhibit good stability over time, notably high surface area stability and high stability to avoid complete gel formation. This silica-based sol further provides very good dewatering and yield when used in papermaking, in particular improved dewatering. Thereby, the present invention increases the speed of the paper machine and allows the use of low dose additives to produce a corresponding dewatering effect, thereby providing improved papermaking methods and economic benefits. . The silica-based sols of the present invention can be prepared by a method that is simple, rapid, and easy to control and adjust, which makes it possible to utilize simple and inexpensive manufacturing equipment. Thereby, the silica sol of the present invention can be produced by a simplified, improved and more economical method.
その方法に使用されるイオン交換樹脂はカチオン型であり、水素形態のイオン交換能の少なくとも一部を有し、即ち、酸陽イオン交換樹脂、好ましくは弱酸陽イオン交換樹脂である。好適には、このイオン交換樹脂は水素形態のイオン交換能の少なくとも40%、好ましくは少なくとも50%を有する。好適なイオン交換樹脂が幾つかの製造業者により、例えば、ローム&ハースからアンバーライト(登録商標)IRC84SPとして市場に提供される。好ましくは、混合のための手段、例えば、撹拌機を備えた反応容器に、前記イオン交換樹脂が仕込まれる。好ましくは、このイオン交換樹脂は、好ましくは製造業者の指示に従って、酸、例えば、硫酸の添加により再生される。 The ion exchange resin used in the process is cationic and has at least part of the ion exchange capacity in the hydrogen form, ie an acid cation exchange resin, preferably a weak acid cation exchange resin. Suitably, the ion exchange resin has at least 40%, preferably at least 50% of the ion exchange capacity of the hydrogen form. Suitable ion exchange resins are marketed by several manufacturers, for example, from Rohm & Haas as Amberlite® IRC84SP. Preferably, the ion exchange resin is charged into a mixing vessel, for example, a reaction vessel equipped with a stirrer. Preferably, the ion exchange resin is regenerated by addition of an acid, such as sulfuric acid, preferably according to the manufacturer's instructions.
その方法の工程(b)は陽イオン交換樹脂をアルカリ金属ケイ酸塩水溶液と一緒にすることを含む。好適には、これはイオン交換樹脂及びアルカリ金属ケイ酸塩水溶液を反応容器に添加することにより達成される。好ましくは、再生されたイオン交換樹脂を含む反応容器に、アルカリ金属ケイ酸塩水溶液が仕込まれ、それにより水性スラリーが生成される。通常、アルカリ金属ケイ酸塩水溶液が水素形態のイオン交換能の100%を有するイオン交換樹脂として計算して、1分当りかつイオン交換樹脂1kg当り0.5〜50g、好適には1〜35、好ましくは2〜20のSiO2の範囲の速度で水素形態のイオン交換能の少なくとも一部を有するイオン交換樹脂を含む反応容器に添加される。また、前記アルカリ金属ケイ酸塩水溶液を含む反応容器に、再生されたイオン交換樹脂が仕込まれ、それにより水性スラリーが生成される。 Step (b) of the method involves combining the cation exchange resin with an aqueous alkali metal silicate solution. Preferably, this is accomplished by adding an ion exchange resin and an aqueous alkali metal silicate solution to the reaction vessel. Preferably, a reaction vessel containing the regenerated ion exchange resin is charged with an aqueous alkali metal silicate solution, thereby producing an aqueous slurry. Usually, the alkali metal silicate aqueous solution is calculated as an ion exchange resin having 100% of the ion exchange capacity in the hydrogen form, and 0.5 to 50 g per minute and 1 kg of the ion exchange resin, preferably 1 to 35, preferably It is added to a reaction vessel containing an ion exchange resin having at least part of the ion exchange capacity in hydrogen form at a rate in the range of 2 to 20 SiO2. The regenerated ion exchange resin is charged into a reaction vessel containing the alkali metal silicate aqueous solution, thereby generating an aqueous slurry.
好適なアルカリ金属ケイ酸塩水溶液又は水ガラスの例として、通常の材料、例えば、ケイ酸リチウム、ケイ酸ナトリウム及びケイ酸カリウム、好ましくはケイ酸ナトリウムが挙げられる。このケイ酸塩溶液中の、シリカ対アルカリ金属酸化物、例えば、SiO2対Na2O、K2OもしくはLi2O、又はこれらの混合物のモル比は15:1から1:1までの範囲、好適には4.5:1から1.5:1まで、好ましくは3.9:1から2.5:1までの範囲であってもよい。使用されるアルカリ金属ケイ酸塩水溶液は約2重量%から約35重量%まで、好適には約5重量%から約30重量%まで、好ましくは約15重量%から約25重量%までのSiO2含量を有し得る。このアルカリ金属ケイ酸塩水溶液のpHは通常11以上、典型的には12以上である。 Examples of suitable alkali metal silicate aqueous solutions or water glasses include conventional materials such as lithium silicate, sodium silicate and potassium silicate, preferably sodium silicate. The molar ratio of silica to alkali metal oxide, such as SiO 2 to Na 2 O, K 2 O or Li 2 O, or mixtures thereof in this silicate solution ranges from 15: 1 to 1: 1. May be in the range of 4.5: 1 to 1.5: 1, preferably 3.9: 1 to 2.5: 1. The alkali metal silicate aqueous solution used is about 2% to about 35%, preferably about 5% to about 30%, preferably about 15% to about 25% by weight of SiO 2. May have a content. The pH of this aqueous alkali metal silicate solution is usually 11 or higher, typically 12 or higher.
その方法の工程(c)は水相のpHが5.0から11.5までの範囲になるまで工程(b)で生成された水性スラリーを撹拌することを含む。また、又は更に、その方法の工程(c)は前記水性スラリーを撹拌して45%までのS値に相当する、粒子凝集又はミクロゲル生成を可能にし、少なくとも5.0の水相のpHを得ることを含む。撹拌は水相のpHが6.0から11.0までの範囲になるまで、好ましくは6.5から10.0までの範囲のpHまで行なわれることが好適である。本発明の一つの好ましい実施態様において、前記スラリーは水相のpHが8.0まで、好適には6.0から8.0まで、好ましくは6.5から7.5までの範囲になるまで撹拌される。本発明の別の好ましい実施態様において、前記スラリーは水相のpHが少なくとも8.0、好適には8.0から11.0まで、好ましくは9.0から10.0までの範囲になるまで撹拌される。粒子成長が水性スラリーを撹拌している間に起こることが好ましい。生成されたシリカをベースとする粒子は通常少なくとも300m2/g、好ましくは少なくとも700m2/gの比表面積を有する。この比表面積は好適には1,500m2/gまで、好ましくは1,000m2/gまでである。前記スラリーは粒子凝集及びミクロゲル生成を得るように撹拌されることが好ましく、通常5〜45%、好適には8〜35%、好ましくは10〜25%、最も好ましくは15〜23%の範囲のS値に相当することを可能にするように撹拌される。この撹拌は5〜240分、好ましくは15〜120分の時間の期間中に通常行なわれる。 Step (c) of the process involves stirring the aqueous slurry produced in step (b) until the pH of the aqueous phase is in the range of 5.0 to 11.5. Alternatively or additionally, step (c) of the method comprises stirring the aqueous slurry to enable particle aggregation or microgel formation corresponding to an S value of up to 45%, and to obtain an aqueous phase pH of at least 5.0. Including. Stirring is preferably carried out until the pH of the aqueous phase is in the range of 6.0 to 11.0, preferably in the range of 6.5 to 10.0. In one preferred embodiment of the invention, the slurry is stirred until the pH of the aqueous phase is up to 8.0, suitably from 6.0 to 8.0, preferably from 6.5 to 7.5. In another preferred embodiment of the invention, the slurry is stirred until the pH of the aqueous phase is at least 8.0, suitably from 8.0 to 11.0, preferably from 9.0 to 10.0. It is preferred that particle growth occur while stirring the aqueous slurry. The produced silica-based particles usually have a specific surface area of at least 300 m 2 / g, preferably at least 700 m 2 / g. This specific surface area is suitably up to 1,500 m 2 / g, preferably up to 1,000 m 2 / g. The slurry is preferably agitated to obtain particle aggregation and microgel formation, usually in the range of 5-45%, suitably 8-35%, preferably 10-25%, most preferably 15-23%. Stirring is allowed to make it possible to correspond to the S value. This stirring is usually performed during a period of time of 5 to 240 minutes, preferably 15 to 120 minutes.
その方法の工程(c)は工程(b)と同時かつ/又はその後に行ない得る。好ましい実施態様において、前記アルカリ金属ケイ酸塩水溶液が水素形態のイオン交換能の少なくとも一部を有するイオン交換樹脂を含む反応容器に撹拌下で添加され、次いで、添加を完結した後に、撹拌が上記のようなpH及び/又は粒子凝集もしくはミクロゲル生成を得るまで続く。別の好ましい実施態様において、前記アルカリ金属ケイ酸塩水溶液が水素形態のイオン交換能の少なくとも一部を有するイオン交換樹脂を含む反応容器に撹拌下で添加されて上記のようなpH及び/又は粒子凝集もしくはミクロゲル生成を得る。 Step (c) of the method may be performed simultaneously with and / or after step (b). In a preferred embodiment, the aqueous alkali metal silicate solution is added to a reaction vessel containing an ion exchange resin having at least a part of the ion exchange capacity in the hydrogen form with stirring, and after completion of the addition, stirring is performed as described above. Until pH and / or particle agglomeration or microgel formation is obtained. In another preferred embodiment, the aqueous alkali metal silicate solution is added with stirring to a reaction vessel containing an ion exchange resin having at least a part of the ion exchange capacity in the hydrogen form, and the pH and / or particles as described above. Aggregation or microgel formation is obtained.
その方法の工程(d)は前記水相に少なくとも一種のアルミニウム化合物を含む一種以上の材料を添加することを含む。前記水相のpHが好適には9.0以上、好ましくは10.0以上、好適には、9.2から11.5まで、好ましくは9.5から11.2まで、最も好ましくは10.0から11.0までの範囲に調節される。このpHは少なくとも一種のアルミニウム化合物を含む一種以上の材料を添加することにより調節されることが好ましく、好ましくはこのpHが少なくとも一種のアルミニウム化合物を含む一種以上のアルカリ性材料を添加することにより上昇される。好ましい実施態様において、アルミニウム化合物が添加される。別の好ましい実施態様において、アルカリ性材料及びアルミニウム化合物が添加される。好適なアルミニウム化合物の例として、アルカリ性アルミニウム塩だけでなく、中性及び実質的に中性のアルミニウム塩が挙げられる。好適なアルカリ性アルミニウム塩の例として、アルミン酸塩、好適にはアルミン酸塩水溶液、例えば、アルミン酸ナトリウム及びアルミン酸カリウム、好ましくはアルミン酸ナトリウムが挙げられる。中性及び実質的に中性のアルミニウム塩の例として、硝酸アルミニウムが挙げられる。好適なアルカリ性材料の例として、アルカリ金属ケイ酸塩水溶液、例えば、先に特定されたもののいずれか;アルカリ金属水酸化物水溶液、例えば、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム及び水酸化カリウム、好ましくは水酸化ナトリウム;水酸化アンモニウム;好適には、ケイ酸ナトリウム又は水酸化ナトリウム、好ましくはケイ酸ナトリウムが挙げられる。アルカリ性材料及びアルミニウム化合物を含む2種以上の材料を使用する場合、これらの材料はあらゆる順序で添加でき、好ましくはアルカリ性材料が最初に添加され、続いてアルミニウム化合物が添加される。好ましい実施態様において、アルカリ金属ケイ酸塩水溶液が最初に添加され、次いでアルミン酸ナトリウム水溶液が添加される。別の好ましい実施態様において、アルカリ金属水酸化物水溶液が最初に添加され、次いでアルミン酸ナトリウム水溶液が添加される。アルミニウム化合物の添加がアルミン酸塩処理したシリカをベースとするゾルを与える。好適には、アルミニウム化合物の添加がシリカをベースとする粒子のアルミニウム変性をもたらし、好ましくはこれらの粒子がアルミニウムにより表面変性される。使用されるアルミニウム化合物の量は広い制限内で変化し得る。通常、添加されるアルミニウム化合物の量は10:1から100:1まで、好適には20:1から50:1まで、好ましくは25:1から35:1まで、最も好ましくは25:1から30:1までのSi:Alのモル比に相当する。 Step (d) of the method includes adding one or more materials including at least one aluminum compound to the aqueous phase. The pH of the aqueous phase is suitably adjusted to 9.0 or higher, preferably 10.0 or higher, suitably 9.2 to 11.5, preferably 9.5 to 11.2, most preferably 10.0 to 11.0. This pH is preferably adjusted by adding one or more materials containing at least one aluminum compound, preferably this pH is raised by adding one or more alkaline materials containing at least one aluminum compound. The In a preferred embodiment, an aluminum compound is added. In another preferred embodiment, an alkaline material and an aluminum compound are added. Examples of suitable aluminum compounds include not only alkaline aluminum salts, but also neutral and substantially neutral aluminum salts. Examples of suitable alkaline aluminum salts include aluminates, preferably aqueous aluminate solutions such as sodium aluminate and potassium aluminate, preferably sodium aluminate. An example of a neutral and substantially neutral aluminum salt is aluminum nitrate. Examples of suitable alkaline materials include aqueous alkali metal silicates such as any of those previously identified; aqueous alkali metal hydroxides such as lithium hydroxide, sodium hydroxide and potassium hydroxide, preferably water Sodium oxide; ammonium hydroxide; preferably sodium silicate or sodium hydroxide, preferably sodium silicate. When using two or more materials including an alkaline material and an aluminum compound, these materials can be added in any order, preferably the alkaline material is added first, followed by the aluminum compound. In a preferred embodiment, the aqueous alkali metal silicate solution is added first, followed by the aqueous sodium aluminate solution. In another preferred embodiment, the aqueous alkali metal hydroxide solution is added first, followed by the aqueous sodium aluminate solution. Addition of an aluminum compound gives a silica-based sol treated with aluminate. Suitably, the addition of an aluminum compound results in aluminum modification of the silica-based particles, preferably these particles are surface modified with aluminum. The amount of aluminum compound used can vary within wide limits. Usually the amount of aluminum compound added is from 10: 1 to 100: 1, suitably from 20: 1 to 50: 1, preferably from 25: 1 to 35: 1, most preferably from 25: 1 to 30. Corresponds to a Si: Al molar ratio of up to 1: 1.
その方法の工程(d)では、アルカリ金属ケイ酸塩水溶液を使用して前記水相のpHを調節する場合、工程(b)で使用されるアルカリ金属ケイ酸塩対工程(d)で使用されるアルカリ金属ケイ酸塩の重量比は広い制限内で変化し得る。通常、その比は99:1から1:9まで、好適には19:1から1:2まで、好ましくは4:1から1:1までの範囲である。 In step (d) of the method, when the pH of the aqueous phase is adjusted using an aqueous alkali metal silicate solution, the alkali metal silicate used in step (b) is used in step (d). The weight ratio of alkali metal silicates can vary within wide limits. Usually, the ratio ranges from 99: 1 to 1: 9, preferably from 19: 1 to 1: 2, preferably from 4: 1 to 1: 1.
その方法の工程(e)では、前記イオン交換樹脂が、例えば、濾過により前記水相から分離される。これは工程(c)後、例えば、工程(c)後であるが工程(d)の前に、又は工程(d)後に行ない得る。また、前記イオン交換樹脂を工程(d)中に前記水相から分離することが可能である。例えば、前記イオン交換樹脂がアルカリ性材料を添加した後であるがアルミニウム化合物を添加する前に分離し得る。また、一種のアルカリ性材料、例えば、アルカリ金属ケイ酸塩水溶液の一部を添加し、次いで前記イオン交換樹脂を前記水相から分離し、続いてアルカリ性材料の残部を添加することが可能である。前記イオン交換樹脂は工程(d)後に水相から分離されることが好ましい。 In step (e) of the method, the ion exchange resin is separated from the aqueous phase, for example, by filtration. This can be done after step (c), for example after step (c) but before step (d) or after step (d). It is also possible to separate the ion exchange resin from the aqueous phase during step (d). For example, the ion exchange resin can be separated after adding an alkaline material but before adding an aluminum compound. It is also possible to add a part of an alkaline material, for example an aqueous alkali metal silicate solution, then separate the ion exchange resin from the aqueous phase and subsequently add the remainder of the alkaline material. The ion exchange resin is preferably separated from the aqueous phase after step (d).
その方法に使用される出発材料水溶液、例えば、前記アルカリ金属ケイ酸塩水溶液、アルカリ金属水酸化物水溶液及びアルミン酸ナトリウム水溶液の濃度は、通常、少なくとも3重量%、好適には少なくとも5重量%、好ましくは少なくとも6重量%、最も好ましくは少なくとも7.5重量%、かつ好適には20重量%まで、好ましくは15重量%までのSiO2含量を有するシリカをベースとするゾルを得るように調節されることが好ましい。本発明の方法により製造されたシリカをベースとするゾルは以下に特定される性質を有し得る。 The concentration of the aqueous starting material solution used in the process, for example, the alkali metal silicate aqueous solution, alkali metal hydroxide aqueous solution and sodium aluminate aqueous solution is usually at least 3% by weight, preferably at least 5% by weight, Preferably adjusted to obtain a silica-based sol having a SiO 2 content of at least 6% by weight, most preferably at least 7.5% by weight and suitably up to 20% by weight, preferably up to 15% by weight. Is preferred. Silica-based sols produced by the method of the present invention may have the properties specified below.
本発明のシリカをベースとするゾル水溶液はシリカをベースとする粒子、即ち、シリカ又はSiO2をベースとする粒子(これらはアニオンであり、コロイド、即ち、粒子サイズのコロイド範囲であることが好ましい)を含む。これらの粒子は好適にはアルミニウムで変性され、好ましくはアルミニウムで表面変性される。本発明のシリカをベースとするゾルは10:1から100:1まで、好適には20:1から50:1まで、好ましくは25:1から35:1まで、最も好ましくは25:1から30:1までのSi:Alのモル比を有し得る。 The silica-based sol aqueous solutions of the present invention are silica-based particles, ie, silica or SiO 2 -based particles (these are anions, preferably colloids, ie in the colloidal range of particle size. )including. These particles are suitably modified with aluminum, preferably surface modified with aluminum. The silica-based sols of the present invention are 10: 1 to 100: 1, suitably 20: 1 to 50: 1, preferably 25: 1 to 35: 1, most preferably 25: 1 to 30. May have a Si: Al molar ratio of up to 1: 1.
本発明のシリカをベースとするゾルは10〜50%、好適には12〜40%、好ましくは15〜25%、最も好ましくは17〜24%の範囲のS値を有し得る。このS値はIler&Dalton著J. Phys. Chem. 60(1956), 955-957により記載されたように測定され、計算される。このS値は凝集物又はミクロゲル生成の程度を示し、低いS値は高度の凝集を示す。 The silica-based sols of the present invention may have S values in the range of 10-50%, suitably 12-40%, preferably 15-25%, most preferably 17-24%. This S value is measured and calculated as described by Iler & Dalton, J. Phys. Chem. 60 (1956), 955-957. The S value indicates the degree of agglomeration or microgel formation, and a low S value indicates a high degree of aggregation.
前記ゾル中に存在するシリカをベースとする粒子は少なくとも300m2/g、好適には少なくとも700m2/g、好ましくは少なくとも750m2/gの比表面積を有し得る。この比表面積は通常1,000m2/gまで、好適には950m2/gまでである。この比表面積は、例えば、Sears著Analytical Chemistry 28(1956):12, 1981-1983及び米国特許第5,176,891号により記載されたように、アルミニウム化合物及びホウ素化合物のような滴定を乱し得るサンプル中に存在する化合物の適当な除去又はそれらについての調節後に、Searsの文献により記載されたようにNaOHによる滴定により測定される。 The silica-based particles present in the sol may have a specific surface area of at least 300 m 2 / g, suitably at least 700 m 2 / g, preferably at least 750 m 2 / g. This specific surface area is usually up to 1,000 m 2 / g, preferably up to 950 m 2 / g. This specific surface area is found in samples that can disturb titrations such as aluminum compounds and boron compounds, as described, for example, by Sears, Analytical Chemistry 28 (1956): 12, 1981-1983 and U.S. Pat.No. 5,176,891. After appropriate removal of the compounds present or adjustments thereto, they are determined by titration with NaOH as described by Sears literature.
本発明のシリカをベースとするゾルは通常少なくとも3:1、好適には少なくとも4:1、好ましくは少なくとも5:1、最も好ましくは少なくとも6:1のSi:X(Xはアルカリ金属である)のモル比を有する。このSi:X(Xはアルカリ金属である)のモル比は通常25:1まで、好適には20:1まで、好ましくは17:1まで、更に好ましくは15:1まで、最も好ましくは10:1までである。 The silica-based sols of the present invention are usually at least 3: 1, suitably at least 4: 1, preferably at least 5: 1, most preferably at least 6: 1 Si: X (where X is an alkali metal) Having a molar ratio of The molar ratio of Si: X (X is an alkali metal) is usually up to 25: 1, suitably up to 20: 1, preferably up to 17: 1, more preferably up to 15: 1, most preferably 10 :. Up to one.
本発明のシリカをベースとするゾルは安定であることが好ましい。このゾルは暗所で撹拌しない条件で20℃の貯蔵又はエージングの少なくとも3ヶ月にわたって少なくとも300m2/g、好ましくは少なくとも700m2/gの比表面積を維持することが好適である。好適には、このゾルは暗所で撹拌しない条件で20℃の貯蔵又はエージングの少なくとも3ヶ月にわたって10〜50%、好ましくは12〜40%の範囲のS値を維持する。 The silica-based sol of the present invention is preferably stable. The sol is at least 300m 2 / g, preferably preferred to maintain a specific surface area of at least 700 meters 2 / g for at least 3 months of storage or aging of 20 ° C. under conditions which will not stirred in the dark. Suitably, the sol maintains an S value in the range of 10-50%, preferably 12-40% over at least 3 months of storage or aging at 20 ° C. in the dark without stirring.
本発明のシリカをベースとするゾルは、例えば、パルプ及び紙の製造における凝集剤として、注目すべきは脱水兼歩留まり助剤としての使用、また異なる種類の廃水の精製及び特別にはパルプ及び紙工業からの白水の精製の両方のための、水精製の分野内の使用に適している。このシリカをベースとするゾルはアニオン性、両性、ノニオン性及びカチオン性のポリマー並びにこれらの混合物から選択し得る有機ポリマーと組み合わせて、凝集剤、注目すべきは脱水兼歩留り助剤として使用し得る。凝集剤及び脱水兼歩留り助剤としてのこのようなポリマーの使用は当業界で公知である。これらのポリマーは天然源又は合成源から誘導でき、それらは線状、分岐又は架橋であってもよい。一般に好適な主ポリマーの例として、アニオン性、両性及びカチオン性の澱粉;アニオン性、両性及びカチオン性のアクリルアミドをベースとするポリマー(実質的に線状、分岐及び架橋されたアニオン性及びカチオン性のアクリルアミドをベースとするポリマーを含む)だけでなく、カチオン性ポリ(ジアリルジメチルアンモニウムクロリド)、カチオン性ポリエチレンイミン、カチオン性ポリアミン、カチオン性ポリアミドアミン及びビニルアミドをベースとするポリマー、メラミン-ホルムアルデヒド樹脂及び尿素-ホルムアルデヒド樹脂が挙げられる。前記シリカをベースとするゾルは少なくとも一種のカチオン性又は両性ポリマー、好ましくはカチオン性ポリマーと組み合わせて使用されることが好適である。カチオン澱粉及びカチオン性ポリアクリルアミドが特に好ましいポリマーであり、それらは単独で、互いに一緒に、又はその他のポリマー、例えば、その他のカチオン性ポリマー及び/又はアニオン性ポリマーと一緒に使用し得る。そのポリマーの分子量は好適には1,000,000以上、好ましくは2,000,000以上である。その上限は重要ではない。それは約50,000,000、通常30,000,000、好適には約25,000,000であってもよい。しかしながら、天然源から誘導されたポリマーの分子量は一層高くてもよい。 The silica-based sols according to the invention are used, for example, as flocculants in the production of pulp and paper, notably as dehydration and retention aids, and for the purification of different types of wastewater and in particular pulp and paper. Suitable for use within the field of water purification, both for the purification of white water from industry. This silica-based sol can be used as a flocculant, notably a dehydration and retention aid, in combination with anionic, amphoteric, nonionic and cationic polymers and organic polymers which can be selected from mixtures thereof. . The use of such polymers as flocculants and dehydration and retention aids is known in the art. These polymers can be derived from natural or synthetic sources, which may be linear, branched or crosslinked. Examples of generally preferred main polymers include anionic, amphoteric and cationic starch; anionic, amphoteric and cationic acrylamide-based polymers (substantially linear, branched and crosslinked anionic and cationic) As well as cationic poly (diallyldimethylammonium chloride), cationic polyethylenimine, cationic polyamine, cationic polyamidoamine and vinylamide based polymers, melamine-formaldehyde resins and Examples include urea-formaldehyde resins. The silica-based sol is preferably used in combination with at least one cationic or amphoteric polymer, preferably a cationic polymer. Cationic starch and cationic polyacrylamide are particularly preferred polymers, which can be used alone, together with each other, or with other polymers, such as other cationic polymers and / or anionic polymers. The molecular weight of the polymer is suitably 1,000,000 or more, preferably 2,000,000 or more. The upper limit is not important. It may be about 50,000,000, usually 30,000,000, preferably about 25,000,000. However, the molecular weight of polymers derived from natural sources may be higher.
本シリカをベースとするゾルはまた、上記一種以上の有機ポリマーの同時使用とともに、又は同時使用しないで、一種以上のカチオン性凝固剤と組み合わせて使用し得る。好適なカチオン性凝固剤の例として、水溶性有機ポリマー凝固剤及び無機凝固剤が挙げられる。このカチオン性凝固剤は単独で、又は一緒に使用でき、即ち、ポリマー凝固剤は無機凝固剤と組み合わせて使用し得る。 The silica-based sol can also be used in combination with one or more cationic coagulants, with or without the simultaneous use of one or more organic polymers. Examples of suitable cationic coagulants include water soluble organic polymer coagulants and inorganic coagulants. This cationic coagulant can be used alone or together, ie the polymer coagulant can be used in combination with an inorganic coagulant.
好適な水溶性有機ポリマーのカチオン性凝固剤の例として、カチオン性のポリアミン、ポリアミドアミン、ポリエチレンイミン、ジシアンジアミド縮合ポリマー及び水溶性エチレン性不飽和モノマー又はモノマーブレンド(これは50〜100モル%のカチオン性モノマー及び0〜50モル%のその他のモノマーから生成される)のポリマーが挙げられる。カチオン性モノマーの量は通常少なくとも80モル%、好適には100%である。好適なエチレン性不飽和カチオン性モノマーの例として、好ましくは四級化された形態の、ジアルキルアミノアルキルアクリレート、ジアルキルアミノアルキルメタクリレート、ジアルキルアミノアルキルアクリルアミド及びジアルキルアミノアルキルメタクリルアミド、並びにジアリルジアルキルアンモニウムクロリド、例えば、ジアリルジメチルアンモニウムクロリド(DADMAC)、好ましくはDADMACのホモポリマー及びコポリマーが挙げられる。前記有機ポリマーカチオン性凝固剤は通常1,000から700,000まで、好適には10,000から500,000までの範囲の分子量を有する。好適な無機凝固剤の例として、アルミニウム化合物、例えば、ミョウバン及びポリアルミニウム化合物、例えば、ポリ塩化アルミニウム、ポリ硫酸アルミニウム、ポリケイ酸硫酸アルミニウム並びにこれらの混合物が挙げられる。 Examples of suitable water-soluble organic polymer cationic coagulants include cationic polyamines, polyamidoamines, polyethyleneimines, dicyandiamide condensation polymers and water-soluble ethylenically unsaturated monomers or monomer blends (this includes 50 to 100 mole percent cations Polymer produced from 0 to 50 mol% of other monomers). The amount of cationic monomer is usually at least 80 mol%, preferably 100%. Examples of suitable ethylenically unsaturated cationic monomers include dialkylaminoalkyl acrylate, dialkylaminoalkyl methacrylate, dialkylaminoalkyl acrylamide and dialkylaminoalkyl methacrylamide, and diallyldialkylammonium chloride, preferably in quaternized form, For example, diallyldimethylammonium chloride (DADMAC), preferably homopolymers and copolymers of DADMAC. The organic polymeric cationic coagulant usually has a molecular weight in the range of 1,000 to 700,000, preferably 10,000 to 500,000. Examples of suitable inorganic coagulants include aluminum compounds such as alum and polyaluminum compounds such as polyaluminum chloride, polyaluminum sulfate, polyaluminum silicate sulfate and mixtures thereof.
本発明の脱水兼歩留り助剤の各成分は通常の様式であらゆる順序で紙料に添加し得る。シリカをベースとするゾル及び有機ポリマーを含む脱水兼歩留り助剤を使用する場合、たとえ添加の反対の順序が使用されてもよいとしても、シリカをベースとするゾルを添加する前に有機ポリマーを紙料に添加することが好ましい。この有機ポリマーをせん断段階(これはポンプ輸送、混合、洗浄等から選ばれる)の前に添加し、シリカをベースとするゾルをそのせん断段階後に添加することが更に好ましい。カチオン性凝固剤を使用する場合、それはシリカをベースとするゾルの添加の前、また好ましくは一種以上の有機ポリマーの添加の前にセルロース懸濁液に添加されることが好ましい。 The components of the dehydrating and retention aid of the present invention can be added to the stock in any order in the usual manner. When using a dehydration and retention aid comprising a silica-based sol and an organic polymer, the organic polymer is added prior to the addition of the silica-based sol, even if the reverse order of addition may be used. It is preferable to add to the stock. More preferably, the organic polymer is added before the shearing stage (which is selected from pumping, mixing, washing, etc.) and the silica-based sol is added after the shearing stage. If a cationic coagulant is used, it is preferably added to the cellulosic suspension before the addition of the silica-based sol and preferably before the addition of one or more organic polymers.
本発明の脱水兼歩留り助剤の各成分は、とりわけ、各成分の型及び数、完成紙料の型、てん料含量、てん料の型、添加の時点等に応じて広い制限内で変化し得る量で脱水すべき紙料に添加される。一般に、これらの成分は各成分を添加しない場合に得られるよりも良好な脱水及び歩留りを与える量で添加される。前記シリカをベースとするゾルは乾燥完成紙料、即ち、乾燥セルロース繊維及び任意のてん料を基準としてSiO2として計算して、通常少なくとも0.001重量%、しばしば少なくとも0.005重量%の量で添加され、その上限は通常1.0重量%、好適には0.5重量%である。前記有機ポリマーは乾燥完成紙料を基準として、通常少なくとも0.001重量%、しばしば少なくとも0.005重量%の量で添加され、その上限は通常3重量%、好適には1.5重量%である。カチオン性ポリマー凝固剤を使用する場合、それは乾燥完成紙料を基準として、少なくとも0.05%の量で添加し得る。好適には、その量は0.07〜0.5%の範囲、好ましくは0.1〜0.35%の範囲である。アルミニウム化合物を無機凝固剤として使用する場合、添加される合計量は乾燥完成紙料を基準としてAl2O3として計算して、通常少なくとも0.05%である。好適には、その量は0.1〜3.0%の範囲、好ましくは0.5〜2.0%の範囲である。 Each component of the dehydration and retention aid of the present invention varies within wide limits depending on, among other things, the type and number of each component, the type of furnish, the content of filler, the type of filler, the point of addition, etc. It is added to the stock to be dehydrated in the amount obtained. In general, these components are added in amounts that provide better dehydration and yield than would be obtained without the addition of each component. Sol dry furnish based on the silica, i.e., dry cellulosic fibers and optional heaven fee calculated as SiO 2 as a reference, usually at least 0.001% by weight, often added in an amount of at least 0.005 wt%, The upper limit is usually 1.0% by weight, preferably 0.5% by weight. The organic polymer is usually added in an amount of at least 0.001% by weight, often at least 0.005% by weight, based on the dry furnish, and the upper limit is usually 3% by weight, preferably 1.5% by weight. If a cationic polymer coagulant is used, it can be added in an amount of at least 0.05% based on the dry furnish. Suitably the amount is in the range of 0.07 to 0.5%, preferably in the range of 0.1 to 0.35%. When an aluminum compound is used as the inorganic coagulant, the total amount added is usually at least 0.05%, calculated as Al 2 O 3 based on the dry furnish. Suitably the amount is in the range of 0.1-3.0%, preferably in the range of 0.5-2.0%.
抄紙において通常である更なる添加剤が、勿論、本発明の添加剤と組み合わせて使用でき、例えば、乾燥強度増強剤、湿潤強度増強剤、蛍光増白剤、染料、ロジンをベースとするサイジング剤及びセルロース反応性サイジング剤のようなサイジング剤、例えば、アルキルケテン二量体及びアルケニルケテン二量体並びにケテン多量体、アルキル無水コハク酸及びアルケニル無水コハク酸等が挙げられる。前記セルロース懸濁液、又は紙料はまた通常の型の無機てん料、例えば、カオリン、チャイナクレー、二酸化チタン、石膏、タルク並びに天然及び合成の炭酸カルシウム、例えば、チョーク、粉砕大理石及び沈降炭酸カルシウムを含み得る。 Additional additives that are usual in papermaking can of course be used in combination with the additives of the present invention, for example, dry strength enhancers, wet strength enhancers, fluorescent whitening agents, dyes, rosin-based sizing agents And sizing agents such as cellulose reactive sizing agents such as alkyl ketene dimers and alkenyl ketene dimers and ketene multimers, alkyl succinic anhydrides and alkenyl succinic anhydrides. The cellulosic suspensions or stocks are also of the usual types of inorganic fillers such as kaolin, china clay, titanium dioxide, gypsum, talc and natural and synthetic calcium carbonates such as chalk, ground marble and precipitated calcium carbonate Can be included.
本発明の方法は紙の製造に使用される。本明細書に使用される“紙”という用語は、勿論、紙及びその製品だけでなく、その他のセルロースシート又はウェブのような製品、例えば、板紙及びペーパーボード、並びにこれらの製品を含む。その方法はセルロース含有繊維の異なる型の懸濁液からの紙の製造に使用でき、この懸濁液は乾燥物質を基準として、好適には少なくとも25重量%、好ましくは少なくとも50重量%のこのような繊維を含むべきである。前記懸濁液は広葉樹及び針葉樹の両方からの、ケミカルパルプ、例えば、硫酸パルプ、亜硫酸パルプ及び有機溶剤パルプ、メカニカルパルプ、例えば、サーモメカニカルパルプ、ケモサーモメカニカルパルプ、リファイナパルプ及び砕木パルプからの繊維をベースとすることができ、また必要により脱インキされたパルプからの、リサイクル繊維、及びこれらの混合物をベースとすることができる。前記懸濁液、紙料のpHは約3から約10までの範囲内であってもよい。そのpHは好適には3.5以上、好ましくは4から9までの範囲内である。 The method of the present invention is used for paper manufacture. The term “paper” as used herein, of course, includes not only paper and its products, but also other products such as cellulose sheets or webs, such as paperboard and paperboard, and these products. The method can be used to make paper from different types of suspensions of cellulose-containing fibers, which suspension is suitably at least 25% by weight, preferably at least 50% by weight, based on dry matter Should contain good fiber. The suspension is from both hardwood and coniferous chemical pulps such as sulfate pulp, sulfite pulp and organic solvent pulp, mechanical pulp such as thermomechanical pulp, chemothermomechanical pulp, refiner pulp and groundwood pulp. It can be based on fibers, and on the basis of recycled fibers, and mixtures thereof, if necessary, from deinked pulp. The pH of the suspension or stock may be in the range of about 3 to about 10. The pH is suitably at least 3.5, preferably in the range of 4-9.
本発明が下記の実施例で更に説明されるが、これらの実施例は本発明を限定することを目的とするものではない。部数及び%は、特にことわらない限り、夫々重量部及び重量%に関する。 The invention will be further described in the following examples, which are not intended to limit the invention. Parts and percentages relate to parts by weight and percentages by weight, respectively, unless otherwise specified.
下記の装置及び出発材料を実施例中で使用した。 The following equipment and starting materials were used in the examples.
(a)撹拌機を備えた反応器、
(b)イオン交換樹脂アンバーライト(登録商標)IRC84SP(ローム&ハースから入手し得る)(これは製造業者の指示に従って硫酸で再生された)、
(c)約21重量%のSiO2含量及び3.32のSiO2対Na2Oのモル比を有するケイ酸ナトリウム水溶液、
(d)2.44重量%のAl2O3を含むアルミン酸ナトリウム水溶液、及び
(e)1キロ当り5モルの濃度を有する水酸化ナトリウム水溶液。
[実施例1]
この実施例は本発明のシリカをベースとするゾルの調製を示す。再生されたイオン交換樹脂(471g)及び水(1,252g)を反応器に仕込んだ。得られたスラリーを強烈に撹拌し、30℃の温度に加熱した。次いでケイ酸ナトリウム水溶液(298g)を5g/分の速度で前記スラリーに添加した。ケイ酸ナトリウムの添加後に、このスラリーのpHは約7.3であった。次いでこのスラリーを更に44分間にわたって撹拌し、その後に水相のpHは6.9であった。その後に追加のケイ酸ナトリウム水溶液(487g)を5g/分の速度で前記スラリーに添加し、その後に水相のpHは10.4であった。得られた水相をイオン交換樹脂から分離した。アルミン酸ナトリウム水溶液(52g)を10分の期間中に激しい撹拌下でゾル(527.4g)に添加した。
(a) a reactor equipped with a stirrer,
(b) Ion exchange resin Amberlite® IRC84SP (available from Rohm & Haas) (which was regenerated with sulfuric acid according to the manufacturer's instructions),
(c) an aqueous sodium silicate solution having a SiO 2 content of about 21 wt% and a molar ratio of SiO 2 to Na 2 O of 3.32;
(d) a sodium aluminate aqueous solution containing 2.44 wt% Al 2 O 3 , and
(e) A sodium hydroxide aqueous solution having a concentration of 5 moles per kilogram.
[Example 1]
This example illustrates the preparation of a silica-based sol of the present invention. Regenerated ion exchange resin (471 g) and water (1,252 g) were charged to the reactor. The resulting slurry was stirred vigorously and heated to a temperature of 30 ° C. Aqueous sodium silicate solution (298 g) was then added to the slurry at a rate of 5 g / min. After the addition of sodium silicate, the pH of the slurry was about 7.3. The slurry was then stirred for an additional 44 minutes after which the pH of the aqueous phase was 6.9. Thereafter, additional aqueous sodium silicate solution (487 g) was added to the slurry at a rate of 5 g / min, after which the pH of the aqueous phase was 10.4. The resulting aqueous phase was separated from the ion exchange resin. Aqueous sodium aluminate (52 g) was added to the sol (527.4 g) under vigorous stirring over a period of 10 minutes.
得られたシリカをベースとするゾルは下記の性質を有していた:SiO2含量=7.7重量%;モル比Si:Na=7.5;モル比Si:Al=26.2;pH=10.7;比表面積=790m2/g;及びS値=18%。
[実施例2]
The resulting silica-based sol had the following properties: SiO 2 content = 7.7 wt%; molar ratio Si: Na = 7.5; molar ratio Si: Al = 26.2; pH = 10.7; specific surface area = 790 m 2 / g; and S value = 18%.
[Example 2]
この実施例は本発明の別のシリカをベースとするゾルの調製を示す。イオン交換樹脂(1,165g)(これはイオン交換能の約40%に再生された)、及び水(686g)を反応器に仕込んだ。得られた水性スラリーを強烈に撹拌した。次いでケイ酸ナトリウム水溶液(989g)を10分の期間中に前記スラリーに添加した。ケイ酸ナトリウムの添加後に、前記水性スラリーのpHは約10.7であった。次いでこのスラリーを22分間撹拌し、その後にこの水性スラリーの得られるpHは9.8であった。その後に追加のケイ酸ナトリウム水溶液(128g)を1分中に前記スラリーに添加し、その後にこの水性スラリーのpHは10.3であった。前記水相をイオン交換樹脂から分離した。アルミン酸ナトリウム水溶液(57g)を激しい撹拌下で5.7g/分の速度で前記水相(463g)に添加した。 This example illustrates the preparation of another silica-based sol of the present invention. An ion exchange resin (1,165 g) (which was regenerated to about 40% of the ion exchange capacity) and water (686 g) were charged to the reactor. The resulting aqueous slurry was stirred vigorously. A sodium silicate aqueous solution (989 g) was then added to the slurry over a period of 10 minutes. After the addition of sodium silicate, the pH of the aqueous slurry was about 10.7. The slurry was then stirred for 22 minutes after which the resulting pH of the aqueous slurry was 9.8. Thereafter, additional aqueous sodium silicate solution (128 g) was added to the slurry in 1 minute, after which the pH of the aqueous slurry was 10.3. The aqueous phase was separated from the ion exchange resin. Aqueous sodium aluminate (57 g) was added to the aqueous phase (463 g) at a rate of 5.7 g / min with vigorous stirring.
得られたシリカをベースとするゾルは下記の性質を有していた:SiO2含量=10.3重量%;モル比Si:Na=4.9;モル比Si:Al=33.6;pH=11.0;比表面積=1,000m2/g;及びS値=23%。
[実施例3]
The resulting silica-based sol had the following properties: SiO 2 content = 10.3 wt%; molar ratio Si: Na = 4.9; molar ratio Si: Al = 33.6; pH = 11.0; specific surface area = 1,000 m 2 / g; and S value = 23%.
[Example 3]
この実施例は本発明の更に別のシリカをベースとするゾルの調製を示す。再生されたイオン交換樹脂(600g)及び水(1,600g)を反応器に仕込んだ。得られた水性水性スラリーを強烈に撹拌し、30℃の温度に加熱した。次いでケイ酸ナトリウム水溶液(764g)を6.8g/分の速度で前記スラリーに添加した。ケイ酸ナトリウムの添加後に、前記水性スラリーのpHは約8であり、その後にイオン交換樹脂を水相から分離した。水酸化ナトリウム水溶液(30g)を10g/分の速度で前記水相に添加し、その後にこの水相のpHは10であった。次いでアルミン酸ナトリウム水溶液(83g)を10分の期間中に激しい撹拌下で前記水相(776g)に添加した。 This example illustrates the preparation of yet another silica-based sol of the present invention. Regenerated ion exchange resin (600 g) and water (1,600 g) were charged to the reactor. The resulting aqueous aqueous slurry was stirred vigorously and heated to a temperature of 30 ° C. An aqueous sodium silicate solution (764 g) was then added to the slurry at a rate of 6.8 g / min. After the addition of sodium silicate, the pH of the aqueous slurry was about 8, after which the ion exchange resin was separated from the aqueous phase. Aqueous sodium hydroxide (30 g) was added to the aqueous phase at a rate of 10 g / min, after which the pH of the aqueous phase was 10. An aqueous sodium aluminate solution (83 g) was then added to the aqueous phase (776 g) under vigorous stirring over a period of 10 minutes.
得られたシリカをベースとするゾルは下記の性質を有していた:SiO2含量=6.1重量%;モル比Si:Na=5.9;モル比Si:Al=20.3;pH=10.9;比表面積=930m2/g;及びS値=22%。
[実施例4]
The resulting silica-based sol had the following properties: SiO 2 content = 6.1 wt%; molar ratio Si: Na = 5.9; molar ratio Si: Al = 20.3; pH = 10.9; specific surface area = 930 m 2 / g; and S value = 22%.
[Example 4]
この実施例は本発明の別のシリカをベースとするゾルの調製を示す。イオン交換樹脂(1,785g)(これはイオン交換能の約40%に再生された)、及び水(920g)を反応器に仕込んだ。得られた水性スラリーを強烈に撹拌した。次いでケイ酸ナトリウム水溶液(1,390g)を10分の期間中に前記スラリーに添加した。ケイ酸ナトリウムの添加後に、前記水性スラリーのpHは約10.4であった。次いでこのスラリーを25分間撹拌し、その後にこの水性スラリーのpHは9.2であった。イオン交換樹脂を前記水相から分離した。水酸化ナトリウム水溶液(15.5g)を約2分の期間中に前記水相に添加し、その後にこの水相のpHは10であった。アルミン酸ナトリウム水溶液(56.7g)を激しい撹拌下で5.7g/分の速度で前記水相(483g)に添加した。 This example illustrates the preparation of another silica-based sol of the present invention. An ion exchange resin (1,785 g) (which was regenerated to about 40% of the ion exchange capacity) and water (920 g) were charged to the reactor. The resulting aqueous slurry was stirred vigorously. A sodium silicate aqueous solution (1,390 g) was then added to the slurry over a period of 10 minutes. After the addition of sodium silicate, the pH of the aqueous slurry was about 10.4. The slurry was then stirred for 25 minutes after which the pH of the aqueous slurry was 9.2. The ion exchange resin was separated from the aqueous phase. Aqueous sodium hydroxide (15.5 g) was added to the aqueous phase over a period of about 2 minutes, after which the pH of the aqueous phase was 10. Aqueous sodium aluminate (56.7 g) was added to the aqueous phase (483 g) at a rate of 5.7 g / min with vigorous stirring.
得られたシリカをベースとするゾルは下記の性質を有していた:SiO2含量=9.8重量%;モル比Si:Na=6.1;モル比Si:Al=30.2;pH=10.8;比表面積=940m2/g;及びS値=22%。
[例5]
The resulting silica-based sol had the following properties: SiO 2 content = 9.8 wt%; molar ratio Si: Na = 6.1; molar ratio Si: Al = 30.2; pH = 10.8; specific surface area = 940 m 2 / g; and S value = 22%.
[Example 5]
下記のシリカをベースとするゾル、参考例1〜参考例4を比較の目的のために調製した。 The following silica-based sols, Reference Examples 1 to 4, were prepared for comparative purposes.
参考例1は米国特許第6,372,089号及び同第6,372,806号の実施例4の開示に従って調製されたシリカをベースとするゾルである。 Reference Example 1 is a silica-based sol prepared according to the disclosure of Example 4 of US Pat. Nos. 6,372,089 and 6,372,806.
参考例2は米国特許第5,368,833号の開示に従って調製されたシリカをベースとするゾルであり、これは約25%のS値、約19のSi:Alのモル比を有し、約900m2/g SiO2の比表面積を有するシリカ粒子(これらはアルミニウムで表面変性された)を含んでいた。 Reference Example 2 is a silica-based sol prepared according to the disclosure of US Pat. No. 5,368,833, which has an S value of about 25%, a Si: Al molar ratio of about 19 and about 900 m 2 / g Contains silica particles having a specific surface area of SiO 2 (these were surface modified with aluminum).
参考例3は米国特許第5,603,805号の開示に従って調製されたシリカをベースとするゾルであり、これは約34%のS値を有し、約700m2/gの比表面積を有するシリカ粒子を含んでいた。 Reference Example 3 is a silica-based sol prepared according to the disclosure of US Pat. No. 5,603,805, which contains silica particles having an S value of about 34% and a specific surface area of about 700 m 2 / g. It was out.
参考例4は米国特許第5,368,833号の開示に従って調製されたシリカをベースとするゾルであり、これは20%のS値、約18のSi:Alのモル比を有し、約820m2/g SiO2の比表面積を有するシリカ粒子(これらはアルミニウムで表面変性された)を含んでいた。
[実施例6]
Reference Example 4 is a silica-based sol prepared according to the disclosure of US Pat. No. 5,368,833, which has a S value of 20%, a Si: Al molar ratio of about 18 and about 820 m 2 / g. Silica particles having a specific surface area of SiO 2 (these were surface modified with aluminum) were included.
[Example 6]
下記の試験では、実施例1及び2(夫々、“実施例1”及び“実施例2”)のシリカをベースとするゾルの脱水性能を例5のシリカをベースとするゾルの脱水性能に対し試験した。脱水性能をスウェーデンのアクリビから入手し得る動的脱水アナライザー(DDA)(これは栓を除去し、真空を紙料が存在する面と反対のワイヤの面に適用する場合にワイヤを通って設定容積の紙料を脱水する時間を測定する)により評価した。 In the tests below, the silica-based sol dehydration performance of Examples 1 and 2 ("Example 1" and "Example 2", respectively) is compared to the silica-based sol dehydration performance of Example 5. Tested. Dynamic Dehydration Analyzer (DDA) available for dewatering performance from Acrivi, Sweden (this is a set volume through the wire when the plug is removed and a vacuum is applied to the side of the wire opposite to the side where the stock is present The time for dehydrating the paper stock is measured.
使用した紙料は60%の漂白硫酸カバ及び40%の漂白硫酸マツからなる通常の上級紙完成紙料をベースとした。30%の粉砕炭酸カルシウムをてん料として紙料に添加し、0.3g/lのNa2SO4・10H2Oを添加して導電率を増大した。紙料pHは8.1であり、導電率は1.5mS/cmであり、コンシステンシーは0.5%であった。これらの試験では、シリカをベースとするゾルを約0.042の置換度を有するカチオン澱粉と一緒に試験した。この澱粉を乾燥完成紙料の乾燥澱粉として計算して、8kg/トンの量で添加した。 The paper stock used was based on a regular premium paper furnish consisting of 60% bleached sulfuric acid hippo and 40% bleached sulfuric acid pine. 30% ground calcium carbonate was added to the paper stock as a filler, and 0.3 g / l Na 2 SO 4 .10H 2 O was added to increase the conductivity. The stock pH was 8.1, the conductivity was 1.5 mS / cm, and the consistency was 0.5%. In these tests, a silica-based sol was tested with a cationic starch having a degree of substitution of about 0.042. This starch was calculated as the dry starch of the dry furnish and added in an amount of 8 kg / ton.
この紙料を試験中に1,500rpmの速度でじゃま板付きジャー中で撹拌し、この紙料への薬品添加を以下のように行なった。
i)カチオン澱粉を添加し、続いて30秒撹拌し、
ii)シリカをベースとするゾルを添加し、続いて15秒撹拌し、
iii)脱水時間を自動的に記録しながらこの紙料を脱水する。
This stock was stirred in a jar with a baffle plate at a speed of 1,500 rpm during the test, and chemicals were added to the stock as follows.
i) Add cationic starch, then stir for 30 seconds,
ii) Add silica-based sol, followed by stirring for 15 seconds,
iii) Dehydrate the stock while automatically recording the dehydration time.
表1は種々の用量のシリカをベースとするゾル(乾燥完成紙料を基準としてSiO2として計算して、kg/トン)を使用する場合に得られた結果を示す。 Table 1 shows the results obtained when using various doses of silica based sol (kg / ton calculated as SiO 2 based on dry furnish).
実施例1のシリカをベースとするゾルの脱水性能を更に評価した。カチオン性ポリアクリルアミド(“PAM”)をカチオン澱粉に代えて使用した以外は、実施例6の操作に従った。加えて、前記紙料を試験中に1,500rpmの速度でじゃま板付きジャー中で撹拌し、この紙料への薬品添加を以下のように行なった。
i)カチオン性ポリアクリルアミドを添加し、続いて20秒撹拌し、
ii)シリカをベースとするゾルを添加し、続いて10秒撹拌し、
iii)脱水時間を自動的に記録しながらこの紙料を脱水する。
The dehydration performance of the silica-based sol of Example 1 was further evaluated. The procedure of Example 6 was followed except that cationic polyacrylamide (“PAM”) was used in place of the cationic starch. In addition, the stock was agitated in a jar with baffles during the test at a speed of 1,500 rpm, and chemicals were added to the stock as follows.
i) Add cationic polyacrylamide, followed by stirring for 20 seconds,
ii) Add silica-based sol, followed by stirring for 10 seconds,
iii) Dehydrate the stock while automatically recording the dehydration time.
表2は異なる用量のカチオン性ポリアクリルアミド(乾燥完成紙料の乾燥澱粉として計算して、kg/トン)、及びシリカをベースとするゾル(乾燥完成紙料を基準としてSiO2として計算して、kg/トン)を使用する場合に得られた結果を示す。 Table 2 shows different doses of cationic polyacrylamide (calculated as dry starch of dry furnish, kg / ton) and silica-based sol (calculated as SiO 2 based on dry furnish, The results obtained when using (kg / ton) are shown.
実施例3及び4のシリカをベースとするゾルの脱水性能を実施例6の操作に従って試験した。表3は種々の用量のシリカをベースとするゾル(乾燥完成紙料を基準としてSiO2として計算して、kg/トン)を使用する場合に得られた結果を示す。 The dehydration performance of the silica-based sols of Examples 3 and 4 was tested according to the procedure of Example 6. Table 3 shows the results obtained when using various doses of silica based sol (kg / ton calculated as SiO 2 based on dry furnish).
実施例3及び4のシリカをベースとするゾルの脱水性能を実施例7の操作に従って試験した。表4は種々の用量のシリカをベースとするゾル(乾燥完成紙料を基準としてSiO2として計算して、kg/トン)を使用する場合に得られた結果を示す。 The dehydration performance of the silica-based sols of Examples 3 and 4 was tested according to the procedure of Example 7. Table 4 shows the results (calculated as SiO 2, kg / ton, based on dry furnish) was obtained when using a sol based on silica various doses.
Claims (31)
(b)前記イオン交換樹脂をアルカリ金属ケイ酸塩水溶液と接触させて水性スラリーを生成し、
(c)水相のpHが5.0から11.5までの範囲になるまで前記水性スラリーを撹拌し、又は前記水性スラリーを撹拌して45%までのS値に相当する粒子凝集もしくはミクロゲル生成を可能にし、少なくとも5.0の水相のpHを得、
(d)少なくとも一種のアルミニウム化合物を含む一種以上の材料を使用して前記水相のpHを9.0以上に調節し、そして
(e)前記イオン交換樹脂を工程(c)後又は工程(d)後に前記水相から分離することを特徴とする水性のシリカをベースとするゾルの製造方法。 (a) preparing a cation exchange resin having at least part of the ion exchange capacity of the hydrogen form,
(b) contacting the ion exchange resin with an aqueous alkali metal silicate solution to produce an aqueous slurry;
(c) stirring the aqueous slurry until the pH of the aqueous phase is in the range of 5.0 to 11.5, or stirring the aqueous slurry to enable particle aggregation or microgel formation corresponding to an S value of up to 45%; Obtain an aqueous phase pH of at least 5.0;
(d) adjusting the pH of the aqueous phase to 9.0 or more using one or more materials comprising at least one aluminum compound; and
(e) A method for producing an aqueous silica-based sol, wherein the ion exchange resin is separated from the aqueous phase after step (c) or after step (d).
(b)前記反応容器中で
(i)水素形態のイオン交換能の少なくとも一部を有する陽イオン交換樹脂、及び
(ii)アルカリ金属ケイ酸塩水溶液
を用意して水性スラリーを生成し、
(c)水相のpHが5.0から11.5までの範囲になるまで前記水性スラリーを撹拌し、又は前記スラリーを撹拌して45%までのS値に相当する粒子凝集又はミクロゲル生成を可能にし、少なくとも5.0の水相のpHを得、
(d)少なくとも一種のアルミニウム化合物を含む一種以上の材料を工程(c)後に得られた水相に添加して9.0以上のpHを有する水相を生成し、
(e)前記イオン交換樹脂を工程(c)後又は工程(d)後に前記水相から分離することを特徴とする水性のシリカをベースとするゾルの製造方法。 (a) Prepare a reaction vessel,
(b) in the reaction vessel
(i) a cation exchange resin having at least part of the ion exchange capacity in the hydrogen form, and
(ii) preparing an aqueous slurry by preparing an aqueous alkali metal silicate solution;
(c) stirring the aqueous slurry until the pH of the aqueous phase is in the range from 5.0 to 11.5, or stirring the slurry to enable particle aggregation or microgel formation corresponding to an S value of up to 45%, Obtain an aqueous phase pH of 5.0,
(d) adding one or more materials containing at least one aluminum compound to the aqueous phase obtained after step (c) to produce an aqueous phase having a pH of 9.0 or higher;
(e) A method for producing an aqueous silica-based sol, wherein the ion exchange resin is separated from the aqueous phase after step (c) or after step (d).
(ii)その懸濁液にシリカをベースとするゾルを含む一種以上の脱水兼歩留り助剤を添加し、そして
(iii)得られた懸濁液を脱水して紙のシート又はウェブを得ることを含む紙の製造方法であって、
前記シリカをベースとするゾルが請求項1から19のいずれか1項記載の方法により得られることを特徴とする紙の製造方法。 (i) preparing an aqueous suspension containing cellulose fibers;
(ii) adding one or more dehydration and retention aids including a silica-based sol to the suspension; and
(iii) A method for producing paper, comprising dehydrating the resulting suspension to obtain a paper sheet or web,
20. A method for producing paper, characterized in that the silica-based sol is obtained by the method according to any one of claims 1-19.
(ii)その懸濁液にシリカをベースとするゾルを含む一種以上の脱水兼歩留り助剤を添加し、そして
(iii)得られた懸濁液を脱水して紙のシート又はウェブを得ることを含む紙の製造方法であって、
そのゾルが請求項20から24のいずれか1項記載のシリカをベースとするゾルであることを特徴とする紙の製造方法。 (i) preparing an aqueous suspension containing cellulose fibers;
(ii) adding one or more dehydration and retention aids including a silica-based sol to the suspension; and
(iii) A method for producing paper, comprising dehydrating the resulting suspension to obtain a paper sheet or web,
25. A method for producing paper, characterized in that the sol is a silica-based sol according to any one of claims 20 to 24.
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